NO163363B

NO163363B - BOGGI DIMENSIONS FOR SHINING VEHICLES.

Info

Publication number: NO163363B
Application number: NO854561A
Authority: NO
Inventors: Martin Groenlund; Tore Jonsson; Ingemar Persson
Original assignee: Asea Ab
Priority date: 1984-11-22
Filing date: 1985-11-15
Publication date: 1990-02-05
Also published as: AU5004385A; NO854561L; EP0182339A1; ZA858890B; DE3567609D1; NO163363C; SE446708B; EP0182339B1; SE8405892L; US4771704A; SE8405892D0; AU576405B2

Abstract

Innretningen angår en dempeanordning i en boggi for skinnegående kjøretøy, især for godsvogner. For sammen med en i boggiens siderammer (10) anordnet fjæringsenhet (20), é. kunne oppnå gode kjreegenskaper for vognen, uavhengig av dennes aktuelle belastning, foreslås ifølge innretningen en demperanordning som omfatter i tverrsnitt triangelformede frlk-sjonskiler (30), idet en lastbærende vuggebjelke'(241 er innrettet til å virke mot oversiden (38) av vedkommende kile (30), via et i vertikalretning trykkstivt, men i sideretning relativt ettergivende fjærinejsc]ement (46), mens kilenes underside (36) ligger an mot fjæringsenhetens (20) overside.The device relates to a damping device in a bogie for rail vehicles, especially for freight wagons. For together with a suspension unit (20) arranged in the side frames (10) of the bogie, é. In order to achieve good driving characteristics for the carriage, regardless of its current load, a damping device is proposed according to the device which comprises triangular-shaped friction wedges (30) in cross section, a load-bearing cradle beam '(241 being arranged to act against the upper side (38) of the wedge in question. (30), via a pressure rigid but in the lateral direction relatively resilient spring insert (46), while the underside (36) of the wedges abuts against the upper side of the spring unit (20).

Description

Foreliggende oppfinnelse angår en dempeanordning i en boggi for skinnegående kjøretøy ifølge kravinnledningen. The present invention relates to a damping device in a bogie for rail-running vehicles according to the preamble.

I jernbanevogner er generelt, blant annet av komfort-og sikkerhetsgrunner, vesentlig å oppnå gode kjøreegenskaper under ulike kjøreforhold. Dette kan være spesielt kritisk for godsvogner da kjøreegenskapene hos vognene kan variere betydelig avhengig av om vognene går tomme eller er fullast-ede. Flere ulike faktorer påvirker herved kjøreegenskapene. En viktig slik faktor er vognens fjæringssystem. For å kunne oppnås gode kjøreegenskaper uavhengig av belastningsforholdet, kreves således blant annet et progressivt fjæringssystem hvis stivhet vertikalt og sideveis øker med den økende belastning i vognen. Problematikken bak fjæringssystem i jernbanevogner og en fordelaktig løsning av fjæringsproblemet er mer inngående beskrevet i en samtidig med foreliggende patent-søknad innlevert patentsøknad under benevnelsen "fjæringsan-ordning i boggi for skinnegående kjøretøy". In railway carriages, it is generally important, among other things for reasons of comfort and safety, to achieve good driving characteristics under various driving conditions. This can be particularly critical for freight wagons as the driving characteristics of the wagons can vary significantly depending on whether the wagons are empty or fully loaded. Several different factors thereby affect the driving characteristics. An important such factor is the carriage's suspension system. In order to be able to achieve good driving characteristics regardless of the load ratio, a progressive suspension system is therefore required, the stiffness of which increases vertically and laterally with the increasing load in the carriage. The problems behind the suspension system in railcars and an advantageous solution to the suspension problem are described in more detail in a patent application filed at the same time as the present patent application under the title "suspension system in a bogie for a rail-running vehicle".

En annen vesentlig faktor som påvirker kjøreegen-skapene er dempeanordning som samvirker med fjæringssystemet. Another important factor that affects the driving characteristics is the damping device that interacts with the suspension system.

Et problem med tidligere kjente dempeanordninger har vært at de ikke har vært i stand til å oppnå en optimal dempning både vertikalt og sideveis under alle forekommende belastningsforhold på vognen. Dette har medført at konvensjo-nelle godsvogner ikke kan transporteres i høyere hastighet på normal sporstandard, da det ikke kan holde seg innenfor tillatte aksellerasjonsnivåer. A problem with previously known damping devices has been that they have not been able to achieve optimal damping both vertically and laterally under all occurring load conditions on the carriage. This has meant that conventional freight wagons cannot be transported at higher speeds on normal track standards, as it cannot stay within permitted acceleration levels.

Et annet problem som forekommer ved tidligere kjente dempeanordninger er at den normalt konvekse side av kileelementene som ligger an mot vuggebjelken, blir plan etter sli-tasje, noe som kan gi opphav til låsing av kileelementene i vuggebjelken slik at den dempning som kreves for stabil gang, går tapt. Another problem that occurs with previously known damping devices is that the normally convex side of the wedge elements that abut against the cradle beam becomes flat after wear, which can give rise to locking of the wedge elements in the cradle beam so that the damping required for stable walking , is lost.

Det vesentlige mål med foreliggende oppfinnelse er å unngå de ovennevnte problem og frembringe en dempeanordning som gir optimal demping både vertikalt og sideveis, uavhengig av den aktuelle last, for ved samvirke med et hensiktsmessig utformet fjæringssystem å bidra til gode kjøreegenskaper for vognen ved alle belastningsf orhold. For å oppnå dette er det ifølge oppfinnelsen funnet at dempeanordningen i vertikal retning skal frembringe en dempekraft som i det vesentlige skal være proporsjonal med den last som pålegges vuggebjelken over en sentrumspanne og er avpasset til vognens maksimale hastighet og den type sporstandard vognen ruller på. Ved dårligere sporeforhold og for høyere hastigheter kreves således en høyere dempekraft. Sideveis skal dempeanordningen utøve en omtrentlig konstant dempning som skal være i det vesentlige konstant uavhengig av den vekt som pålegges vuggebjelken over sentrumspannen. I praksis innebærer dette at den vertikal og sideveis dempning ved tomlast er omtrent like store, mens den vertikale dempning er betydelig større enn i sideretning ved full last. The essential aim of the present invention is to avoid the above-mentioned problem and to produce a damping device which provides optimal damping both vertically and laterally, regardless of the load in question, in order to contribute to good driving characteristics for the wagon under all load conditions by cooperating with an appropriately designed suspension system . In order to achieve this, according to the invention, it has been found that the damping device in the vertical direction must produce a damping force which must be essentially proportional to the load applied to the cradle beam over a center pan and is adapted to the wagon's maximum speed and the type of track standard the wagon rolls on. In case of poorer track conditions and for higher speeds, a higher damping force is thus required. Laterally, the damping device must exert an approximately constant damping which must be substantially constant regardless of the weight applied to the cradle beam above the central pan. In practice, this means that the vertical and lateral damping with an empty load are approximately equal, while the vertical damping is significantly greater than in the lateral direction with a full load.

For å løse denne oppgave kjennetegnes den innlednings-vis beskrevne dempeanordning ved at den ene av de motstående sideflater er innrettet til å ligge an mot vuggebjelken over et trykkstivt, men i sideretning relativt ettergivende fjæringselement, mens den andre sideflate er innrettet til å ligge an mot den ene ende av f jæringsenheten. Herved oppnås en dempeanordning med ulike dempninger i ulike retninger. Dette bidrar til å gi jernbanevognen gode kjøreegenskaper, uavhengig av om belastningen er stor eller liten, især i kombinasjon med den progressive fjæringsenhet, fortrinnsvis et i serie med dempekilene anordnet og i ubelastet tilstand i det vesentlige sfærisk eller delsfærisk gummilegeme. In order to solve this task, the dampening device described in the introduction is characterized by the fact that one of the opposite side surfaces is arranged to rest against the cradle beam over a compression stiff, but laterally relatively yielding suspension element, while the other side surface is arranged to rest against one end of the suspension unit. This results in a damping device with different damping in different directions. This helps to give the railway carriage good driving characteristics, regardless of whether the load is large or small, especially in combination with the progressive suspension unit, preferably a spherical or semi-spherical rubber body arranged in series with the damping wedges and in an unloaded state.

Ytterligere fordelaktige særtrekk ved den foreliggende oppfinnelse fremgår av underkravene. Further advantageous features of the present invention appear from the subclaims.

Oppfinnelsen beskrives under henvisning til tegningen hvor fig. 1 skjematisk viser, delvis utspilt, et perspektiv-riss av en jernbanevognboggi som omfatter en dempeanordning ifølge oppfinnelsen, og fig. 2 viser forstørret, skjematisk et sideriss av den midtre del av den ene sideramme med den med en progressiv fjæringsenhet samvirkende dempeanordning ifølge oppfinnelsen. The invention is described with reference to the drawing where fig. 1 schematically shows, partially unfolded, a perspective view of a railway car bogie which includes a damping device according to the invention, and fig. 2 shows an enlarged, schematic side view of the middle part of one side frame with the dampening device according to the invention cooperating with a progressive suspension unit.

Fig. 1 viser en boggi innrettet til leddbart å bære en ende av en vognkurv på en skinnegående godsvogn. Boggien er oppbygd av to parallelle siderammer 10 i hvis endepartier et par hjulaksler 12 er roterbart cpplagret ved hjelp av lagerbokser 14. Mellom siderammen og vedkommende lagerboks 14 er anordnet en primær fjæringsenhet 13 som tillater begren-sede bevegelser mellom hjulakselen og siderammen. Siderammene 10 er innbyrdes forbundet ved hjelp av ikke viste, hensikts-messige forbindelser og har en øvre bjelke 16 med en fra sitt midtre parti nedad ragende, i det. vesentlige U-formet konsoll 18 som i sin nedre del bærer en sekundær fjæringsenhet 20 i form av et i ubelastet tilstand, i det vesentlige sfærisk gummilegeme 22. Det sfæriske gummilegeme 22 utgjør en f jær-ingsenhet av den progressive type som avhengig av lasten tillater varierende vertikale og sideveis bevegelser av en mellom siderammene 10 tverrgående vuggebjelke 24 i forhold til siderammene 10. Vuggebjelken 24 er igjen leddbart forbundet på sitt midtre parti med en vognkurv via en på tegningen ikke vist sentrumspanne. Fig. 1 shows a bogie designed to be articulated to carry one end of a wagon basket on a rail-running freight wagon. The bogie is made up of two parallel side frames 10 in the end parts of which a pair of wheel axles 12 are rotatably supported by bearing boxes 14. Between the side frame and the respective bearing box 14 is arranged a primary suspension unit 13 which allows limited movements between the wheel axle and the side frame. The side frames 10 are mutually connected by means of suitable connections not shown and have an upper beam 16 with a downwards projecting from its middle part in it. essentially U-shaped console 18 which in its lower part carries a secondary suspension unit 20 in the form of an, in an unloaded state, essentially spherical rubber body 22. The spherical rubber body 22 constitutes a suspension unit of the progressive type which, depending on the load, allows varying vertical and lateral movements of a cradle beam 24 transverse between the side frames 10 in relation to the side frames 10. The cradle beam 24 is again articulately connected on its middle part with a carriage basket via a center span not shown in the drawing.

Fjæringslegemet 22 hviler i et skålformet element 2 6 som bæres av konsollens 18 nedre del og er innrettet til å samvirke med et ens skålformet element 28 som ligger an mot gummilegemets 22 overside og styrer deformasjonen av gummilegemet 22 for å oppnå en ønsket progressiv fjæringskarakteristikk. En slik progressiv fjæringsenhet 20 utgjør gjenstanden for den forannevnte, samtidig innleverte patent-søknad . The suspension body 22 rests in a bowl-shaped element 26 which is carried by the lower part of the console 18 and is arranged to cooperate with a similar bowl-shaped element 28 which rests against the upper side of the rubber body 22 and controls the deformation of the rubber body 22 to achieve a desired progressive suspension characteristic. Such a progressive suspension unit 20 is the subject of the aforementioned, simultaneously filed patent application.

For med en boggi av ovenfor beskrevne type å kunne oppnå gode kjøreegenskaper uavhengig av den aktuelle last, er det i tillegg til den progressive, sekundære fjæringsenhet 20, vesentlig å anordne en til denne hensiktsmessig tilpasset dempeanordning. En har herved funnet at dersom dempekraften i vertikal retning velges direkte proporsjonalt med den på-lagte belastning på sentrumspannen på vuggebjelken og dempekraften i sideretning velges omtrent konstant og tilpasset boggirammens vekt, slik at de vertikale og sideveis dempe-krefter er omtrent like store ved tomlast, mens den vertikale kraft er betydelig større ved full last, oppnås meget gode kjøreegenskaper hos vognen, uavhengig av belastningen. In order to be able to achieve good driving characteristics with a bogie of the type described above, regardless of the load in question, it is essential, in addition to the progressive, secondary suspension unit 20, to arrange a suitably adapted damping device. It has thus been found that if the damping force in the vertical direction is chosen directly proportional to the applied load on the center pan of the cradle beam and the damping force in the lateral direction is chosen approximately constant and adapted to the weight of the bogie frame, so that the vertical and lateral damping forces are approximately equal at empty load , while the vertical force is significantly greater with a full load, very good driving characteristics are achieved with the wagon, regardless of the load.

For dette formål omfatter boggien en dempeanordning bestående av to kileelementer 30 med triangelformet tverrsnitt. Kileelementene 30 har hvert en friksjonsflate 32 som ligger an mot en motstående friksjonsflate 34 på innsiden av konsollens 18 vertikale vegger, samt to motsående sideflater 36, 38 i hvilke den nedre side 36 er innrettet til å ligge an mot en parallelt dermed utformet flate 40 på skål-elementets 28 overside, mens kilenes 30 overside 38 er parallelle med undersiden 44 på den ovenfor liggende ende av vuggebjelken 24. Fortrinnsvis er sidene 38 og 44 horisontalt orien-tert slik at utformingen av vuggebjelken 24 blir så enkel som mulig. Imidlertid kan sidene 38 og 44 skråne oppad ut mot friksjonsflaten 34, eksempelvis med en vinkel som til-svarer undersidens 36 skråstilling nedad og ut mot friksjonsflaten 34. For this purpose, the bogie comprises a damping device consisting of two wedge elements 30 with a triangular cross-section. The wedge elements 30 each have a friction surface 32 which rests against an opposing friction surface 34 on the inside of the vertical walls of the console 18, as well as two opposite side surfaces 36, 38 in which the lower side 36 is arranged to rest against a parallel thus designed surface 40 on the upper side of the bowl element 28, while the upper side 38 of the wedges 30 is parallel to the underside 44 of the upper end of the cradle beam 24. Preferably, the sides 38 and 44 are horizontally oriented so that the design of the cradle beam 24 is as simple as possible. However, the sides 38 and 44 can slope upwards towards the friction surface 34, for example at an angle which corresponds to the downwards slope of the underside 36 and towards the friction surface 34.

Ifølge oppfinnelsen er vuggebjelken 24 innrettet til å ligge an mot oversiden 38 av kilene 30 via en tredje fjæringsenhets 46 som har en stor stivhet i vertikal retning, men en vesentlig lavere stivhet i sideretningen i kilenes 30 og vuggebjelkens 24 lengderetning, samtidig som kilene 30 igjen ligger kraftoverførende an mot oversiden av den sekundære fjæringsenhet 20. Herved oppnås en vertikal dempekraft som varierer proporsjonalt mot den vertikale belastning ved at kilenes 30 friksjonsflater 32 presses med større eller mindre kraft mot friksjonsflåtene 34 på siderammens konsoll, avhengig av belastningen, mens dempningen i sideretning blir i det vesentlige konstant, uavhengig av belastningen, på grunn av de spesielle fjæringsegenskaper hos de tredje fjær-ingsenheter 46. Fjæringsenhetene 46 kan bestå av et sandwich-element av gummi og metallplater 42. According to the invention, the cradle beam 24 is arranged to rest against the upper side 38 of the wedges 30 via a third suspension unit 46 which has a large stiffness in the vertical direction, but a significantly lower stiffness in the lateral direction in the longitudinal direction of the wedges 30 and the cradle beam 24, while the wedges 30 again rests force-transmittingly against the upper side of the secondary suspension unit 20. This achieves a vertical damping force that varies proportionally to the vertical load by the friction surfaces 32 of the wedges 30 being pressed with greater or lesser force against the friction surfaces 34 on the side frame's console, depending on the load, while the damping in the lateral direction becomes essentially constant, regardless of the load, due to the special suspension properties of the third suspension units 46. The suspension units 46 can consist of a sandwich element of rubber and metal plates 42.

Ifølge en hensiktsmessig utførelse av dempeanordningen ifølge oppfinnelsen kan det mellom' de respektive kileelementer 30 og oversiden av fjæringsenhet 20 være anordnet et laminat bestående av et gummisjikt 48 nærmest skålelementet 28 og et på dette festet lavfrekvensbelegg 50. Gummisjiktet 48 har blant annet som formål å kunne oppnå små bevegelser mellom kilen 30 og skålelementet 28 og sammen med lavfrekvensbelegget 50 forhindre selvlåsingstendenser hos kilen. Også friksjonsflaten 32 kan dannes av et friksjonsbegelegg festet til et ikke vist gummisjikt. Ytterligere faktorer som påvirker stør-relsen av dempekreftene er naturlignok friksjonskoeffisienten hos friksjonsmaterialene samt størrelsen av vinklene mellom kilenes 30 under- og overside 36, 38. Disse verdier velges på hensiktsmessig måte for tilpassing av dempekreftene til fjæringsenhetens 20 fjæringskarakteristikk. According to an appropriate embodiment of the damping device according to the invention, between the respective wedge elements 30 and the upper side of the suspension unit 20, a laminate consisting of a rubber layer 48 closest to the bowl element 28 and a low-frequency coating 50 attached to it can be arranged. achieve small movements between the wedge 30 and the cup element 28 and together with the low frequency coating 50 prevent self-locking tendencies of the wedge. The friction surface 32 can also be formed by a friction coating attached to a rubber layer not shown. Further factors that affect the size of the damping forces are naturally the coefficient of friction of the friction materials as well as the size of the angles between the lower and upper sides 36, 38 of the wedges 30. These values are selected in an appropriate way to adapt the damping forces to the springing characteristics of the suspension unit 20.

Claims

1. Damping device in a bogie for rail-running vehicles, where the bogie comprises two parallel, mutually separated side frames (10), a pair of wheel axles (12) which are each rotatably supported in their end parts in respective side frames (10), a transverse cradle beam ( 24) which is hingedly connected to a carriage basket and which extends between the middle parts of the side frames (10) and whose end parts are so stored springily in respective side frames by means of a suspension unit (20), that the cradle beam (24) can move limited in vertical direction and laterally in the cradle beam's longitudinal direction in the side frames, as well as a damping member cooperating with the relevant suspension element (20) to dampen the cradle beam's (24) vertical and lateral movements in the attached side frame (10), where the damping member comprises a pair of wedge-shaped elements ( 30) each of which has a friction surface (32) for cooperation with a corresponding surface (34) on the side frame (10), as well as two opposite side surfaces (36, 38), CHARACTERIZED IN THAT it is ne (38) of the opposite side surfaces are arranged to rest against the cradle beam (34) over a compression stiff but laterally relatively yielding suspension element (46), while the other side surface (36) is arranged to rest against one end (28) of the suspension unit (20).

2. Device according to claim 1, CHARACTERIZED IN THAT the suspension element (46) has a constant, small stiffness in the lateral direction and a constant, large stiffness in the vertical direction.

3. Device according to claim 1, CHARACTERIZED IN THAT the suspension unit (20) in a known manner has a constant lateral stiffness and that the suspension element (46) has a degressive stiffness in the lateral direction adapted to the load.

4. Device according to claim 3, CHARACTERIZED IN THAT the suspension element (46) at full load has a lateral stiffness that is equal to the lateral stiffness of the suspension unit (20).

5. Device according to claims 3-4, CHARACTERIZED IN THAT the suspension element (46) has a vertical stiffness that is greater than the vertical stiffness of the suspension unit (20) at all loads.

6. Device according to claims 1-5, CHARACTERIZED IN THAT the suspension element (46) consists of a sheet of elastic material stiffened with metal plates (42).